KR101572511B1

KR101572511B1 - 콘크리트 결합제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101572511B1
Application number: KR1020150033850A
Authority: KR
Inventors: 김용태
Original assignee: (주)티에스폴리텍
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2015-11-27

Abstract

본 발명의 콘크리트 결합제는 조성물 A와 조성물 B를 포함하며, 각각의 조성물 A와 조성물 B의 구성성분은 다음과 같다.
조성물 A : 우레탄 프리폴리머, 미네럴 스피릿 용제(mineral spirits), 수분흡수제, 소포제, 산화방지제
조성물 B : 4,4-메틸렌 비스(N-sec-부틸아닐린), 에폭시 실란, 폴리아스파틱 에스테르, 미네랄 스피릿 용제, 폴리옥시프로필렌디아민, 디에틸톨루엔디아민, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 및 필요한 경우 기타 첨가제

Description

콘크리트 결합제 및 그 제조방법{Concrete binder and preparation thereof}

본 발명은 콘크리트의 내구성을 강화시킬 수 있는 콘크리트 결합제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리우레탄 프리폴리머를 함유하는 콘크리트 결합제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

지금까지 국내외에서 일반적으로 사용되고 있는 침투강화성 무기보수제는 알칼리계 실리케이트로 이루어져있다. 이러한 알칼리계 실리케이트는 표면장력이 작게 제조된다 할지라도 콘크리트의 주성분인 칼슘이온과 매우 빠른 속도로 반응하여 칼슘실리케이트를 형성한다. 이렇게 형성된 칼슘실리케이트는 불용성이면서 화학적으로 매우 안정한 산화물로서 콘크리트의 표면을 보호해 줄 뿐, 침투깊이가 콘크리트 내부에 깊숙이 침투하지 못하는 문제가 있으며, 더구나 적당한 깊이로 침투한다고 하더라도 경시적으로 용출되어, 콘크리트 구조물을 적절하게 보호하는 역할을 하지 못하는 단점이 있다.

이러한 콘크리트 구조물을 보호하기 위해 수지로 표면을 피복하는 방법 등이 사용되고 있다. 예를 들어, 한국 특허 공개 10-2006-0113059 호에는 실란계 수지를 사용하여 표면을 코팅하는 조성물이 게시되어 있고, 한국 특허 공개 10-2004-0027235 호에는 수지와 세라믹 혼합재료로 표면을 코팅하는 기술이 게시되어 있다.

그러나, 이러한 피복제 역시 콘크리트 내부로는 침부성이 약하고 표면만을 코팅하는 것에 그치는 경우가 많았고, 그 내구성 또한 한계가 있었다.

따라서, 콘크리트 내부 및 외부를 보호해 줄 수 있는 새로운 표면처리 방법에 대한 요구가 있는 것이다.

한국 특허 공개 10-2006-0113059 호 한국 특허 공개 10-2004-0027235 호

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 내수 성능이 저하된 콘크리트의 성능을 회복시키면서 방수는 물론 콘크리트 내부 및 외부를 보호할 수 있는 콘크리트 결합제 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은, i) 폴리우레탄 프리폴리머 70 내지 80 중량% 및 미네랄 스피릿 및 부틸아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상 20 내지 30 중량%로 이루어진 조성물 A 및 ii) 4,4-메틸렌 비스(N-sec-부틸아닐린) 10 내지 20 중량%, 에폭시실란 5 내지 15 중량%, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 10 내지 20 중량%, 폴리아스파틱 에스테르 15 내지 25 중량%, 미네랄 스피릿 용제 20 내지 30 중량%, 폴리옥시프로필렌디아민 10 내지 20 중량%, 디에틸톨루엔디아민 20 내지 30 중량%로 이루어진 조성물 B를 포함하는 콘크리트 결합제 조성물에 의해 달성된다.

본 발명의 콘크리트 결합제는 내구성이 뛰어나며, 콘크리트 내부에 깊이 침투 및 경화되어 오랜 기간 접착력을 유지하는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 콘크리트 결합제는 주로 콘크리트나 시멘트 결합제로 사용되며, 특히 콘크리트 바닥재의 결합제로 주로 사용된다. 콘크리트 바닥재는 공장, 사무실, 식당, 병원, 무균실, 가정 등의 바닥용에 주로 사용되며, 본 발명의 콘크리트 결합제는 침투 깊이가 깊어 내구성이 강하고 기존의 바닥재 콘크리트가 탈락되어 깨어지는 문제점을 극복할 수 있다.

본 발명의 콘크리트 결합제는 조성물 A와 조성물 B를 포함하며, 각각의 조성물 A와 조성물 B의 구성성분은 다음과 같다.

조성물 A : 우레탄 프리폴리머, 미네럴 스피릿 용제(mineral spirits), 수분흡수제, 소포제, 산화방지제

조성물 B : 4,4-메틸렌 비스(N-sec-부틸아닐린), 에폭시 실란, 폴리아스파틱 에스테르, 미네랄 스피릿 용제, 폴리옥시프로필렌디아민, 디에틸톨루엔디아민, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 및 필요한 경우 기타 첨가제

본 발명의 콘크리트 결합제의 제조방법은 다음과 같다.

조성물 A

4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트 단량체('폴리머릭 MDI') 30 내지 60 중량%를 반응기에 넣고 30 내지 50 ℃로 승온한 후, 하이드록실가가 28 mg KOH/g인 폴리프로필렌글리콜(폴리올) 30 내지 60 중량%를 다시 첨가한 다음 70 내지 80 ℃로 4 시간 동안 가열하여 폴리우레탄 프리폴리머를 얻은 다음, 30 ℃이하로 냉각하고, 이 폴리우레탄 프리폴리머 70 내지 80 중량%에 미네랄 스피릿 용제 및 부틸아세테이트를 20 내지 30 중량%를 첨가한다.

우레탄 프리폴리머를 형성하는 반응은 다음과 같이 일어난다.

화학반응식

미네랄 스피릿은 광유라고도 하며 휘발성이 강하고 각종 탄화수소 혼합물로 구성되어 있고 용해력이 높은 용제이다. 본 발명에서 바람직하게 사용되는 미네랄 스피릿은 고비점 아로마틱 용제이다.

조성물 B

4,4-메틸렌 비스(N-sec-부틸아닐린) 10 내지 20 중량%, 에폭시실란 5 내지 15 중량%를 혼합한다. 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 10 내지 20 중량%를 첨가한 후 100 ℃로 승온하여 완전히 용해한다. 폴리아스파틱 에스테르 15 내지 25 중량%, 미네랄 스피릿 용제 20 내지 30 중량%, 폴리옥시프로필렌디아민 10 내지 20 중량%, 디에틸톨루엔디아민 20 내지 30 중량%를 혼합 후 충분히 교반한다.

조성물 A 중 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트 단량체는 조성물 A 100 중량%를 기준으로 30 내지 60 중량%의 양으로 사용된다. 그 양이 30 중량% 미만인 경우에는 반응 속도가 느리고 점도가 높아 침투성이 떨어지고, 60 중량%를 초과하는 경우에는 반응 속도가 너무 빨라 가사시간이 짧아지면서 도막 형성 시 도막 경도가 높아져 취성(britleness)이 높아지게 된다.

상기 디이소시아네이트 단량체는 반응기에 넣어져 30 내지 50 ℃로 승온하게 된다. 이 온도 범위에서 반응 속도가 적절히 조절될 수 있다.

본 제품에 사용되는 폴리올로서 폴리프로필렌글리콜은 하이드록실가 28 mg KOH/g를 가져야 하며, 그 사용량은 조성물 A 100 중량%를 기준으로 30 내지 60 중량%이어야 한다. 그 사용량이 30 중량% 미만인 경우에는 반응이 종료된 후 미반응 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트 단량체가 다량 남기 때문에 도막 물성을 떨어뜨리게 되고, 60 중량%를 초과하는 경우에는 폴리우레탄 프리폴리머의 점도가 높아져 도료로 적용시 침투력이 떨어지게 된다.

또한 상기 폴리프로필렌글리콜은 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트 단량체와 함께 70 내지 80 ℃로 4 시간 동안 가열함으로써 폴리우레탄 프리폴리머를 얻게 된다. 가열온도가 70 ℃미만인 경우는 반응시간이 길어지고 역시 반응이 종료된 후 미반응 폴리프로필렌글리콜이 남아 있어 도료 적용시 도막의 물성을 떨어뜨리게 되고, 80 ℃를 초과하는 경우에는 본 발명에서 목적하는 반응생성물과 다른 구조의 반응 생성물이 생성될 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 폴리우레탄 프리폴리머는 30 ℃이하로 냉각하여 사용된다.

폴리우레탄 프리폴리머 70 내지 80 중량%에 미네랄 스피릿 용제 및 부틸아세테이트 20 내지 30%를 첨가함으로써 폴리우레탄 프리폴리머 조성물 A를 얻게 된다.

조성물 B에서 사용되는 미네랄 스피릿의 사용량은 조성물 B 총 100 중량%를 기준으로 20 내지 30 중량%이다. 그 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 도료의 점도가 높아져 침투력이 떨어지고, 30 중량%를 초과하는 경우는 도막 물성이 낮아지게 된다.

조성물 A와 조성물 B는 부피비로 1: 0.8~1.2로 혼합된다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

실시예 1

4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트 단량체('폴리머릭 MDI') 400g을 반응기에 넣고 30 내지 50 ℃로 승온한 후, 하이드록실가가 28 mg KOH/g인 폴리프로필렌글리콜 400g을 다시 첨가한 다음 70 내지 80 ℃로 4 시간 동안 가열하였다. 30 ℃이하로 냉각하고, 이 폴리우레탄 프리폴리머 800g에 미네랄 스피릿 용제 100g과 부틸아세테이트를 100g을 첨가하여 조성물 A를 제조하였다.

4,4-메틸렌 비스(N-sec-부틸아닐린) 100g, 에폭시실란 50g을 혼합하였다. 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 100g을 첨가한 후 100 ℃로 승온하여 완전히 용해하였다. 폴리아스파틱 에스테르 150g, 미네랄 스피릿 용제 200g, 폴리옥시프로필렌디아민 100g, 디에틸톨루엔디아민 300g을 혼합 후 충분히 교반하여 조성물 B를 제조하였다.

조성물 A와 조성물 B를 각각 500ml씩 혼합하여 콘크리트 결합제를 제조하였다. 실시예 1의 결합제를 사용하여 시멘트 벽돌과 콘크리트 블록에 대해 침투 깊이를 측정하여 아래 표 1에 게시하였다.

비교예 1

시판되는 콘크리트 결합제(상품명 슈퍼테크 100, 삼화페인트(주) 제품)를 사용하여 시멘트 벽돌과 콘크리트 블록에 대해 침투 깊이를 측정하여 아래 표 1에 게시하였다.

	실시예	비교예
시멘트 벽돌 (침투 깊이 mm)	8.0	5.5
콘크리트 블록 (침투 깊이 mm)	3.5	2.5

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 결합제는 시멘트 벽돌에서는 약 36% 내지 54%의 침투력이 증가하였고, 콘크리트 블록에서는 20% 내지 48%의 침투력이 증가하였음을 확인할 수 있었다.

실험예

콘크리트 바닥재 위에 유리 섬유 시트 층을 적층하였다.

실시예 1 및 비교예 1의 바인더를 각각 스프레이 건을 이용하여 유리 섬유 층 위에 분사하였는데, 이때, 분사기의 분사 조건은 온도 70 와 압력 2500 psi였다. 건조시킨 후

라이닝층에 대하여 표준시험방법(인장강도-KS F 4922, 인열강도-KS F 4922, 경도 KS M 6518, 부착력 N/(f/) KS F 4919, 흡수성 g KS F 4919)에 의해 물성을 측정하고 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

	인장강도 N/	인열강도 N/	경도 Shore D	부착력 N/(f/)	흡수성 g
실시예 1	38	22	58	172	0.1
비교예 1	22	11	59	141	0.2

Claims

하기 i) 및 ii)를 포함하는 콘크리트 결합제:
i) 조성물 A : 폴리우레탄 프리폴리머 70 내지 80 중량% 및 미네랄 스피릿 및 부틸아세테이트 20 내지 30 중량%
ii) 조성물 B : 4,4-메틸렌 비스(N-sec-부틸아닐린) 10 내지 20 중량%, 에폭시실란 5 내지 15 중량%, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 10 내지 20 중량%, 폴리아스파틱 에스테르 15 내지 25 중량%, 미네랄 스피릿 용제 20 내지 30 중량%, 폴리옥시프로필렌디아민 10 내지 20 중량%, 디에틸톨루엔디아민 20 내지 30 중량%.
제 1항에 있어서, 조성물 A와 조성물 B는 부피비로 1: 0.8~1.2의 비로 포함되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 결합제.
제 1항에 있어서, 상기 조성물 A는 수분흡수제, 소포제, 및 산화방지제 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 결합제.